ウィーディライスのアロパシーポテンシャルにアクセスするための繰り返し可能な階段ステップアッセイ(オリザサティバssp.
Summary
Allelopathyは、トリミングシステムにおける有用な補足雑草制御戦略として約束を示しています。所望の植物標本の全能的電位を決定するために、階段ステップスクリーニング法が提供される。
Abstract
雑草競争は、世界中の作物システムの損失をもたらす大きな貢献をしています。多くの除草種における抵抗性の進化は、継続的に適用された除草剤に対する耐性の必要性を示している。アレロパシーは、いくつかの植物種が有する生理学的プロセスであり、植物がその近隣よりも優位に立つ。アレロパシー作物の品種は、周囲の競合他社の成長を抑制する能力を備えているため、雑草の干渉による潜在的な収量損失を減らします。本論文は、温室環境における受け葉の雑草種(エキノクロロア・クルース・ガリ)に対するドナー種(Oryza sativa)のアエロパシーポテンシャルのスクリーニングに用いられる階段ステップアッセイの構築と運用に焦点を当てている。本論文に記載された構造は、植物サンプルのスタンドとして機能し、allelochemicalsの蓄積と流通のための時限散水システムを組み込んでいます。植物の根によって生産されたアレロケミカルは、一連の4つのポットを通って回収タンクに別々に流れ、電動ポンプを通じてトッププラントにリサイクルされます。このスクリーニング方法は、ドナープラントからのallelochemicalsが資源競争なしで受信機プラントに到達するための道を提供し、選択されたドナープラントの有数のアエロパシー電位の定量的測定を可能にする。このとき、このアエロパシーの電位は、受信機の植物の高さ低減を通じて測定可能である。この方法の有効性に関する予備スクリーニングデータは、受信機種の高さ低下を実証し、バーンヤードグラス(E.crus-galli)、ひいてはドナー植物からのアエロパシー残基の存在、雑草米(Oryza sativa)
Introduction
アレロパシーは、過去数十年の間に多くの植物科学者の焦点となっている自然で複雑な現象です。作物に使用するためのallelopaths症に関するメカニズムは、モリッシュが環境1への化学化合物の生産および分泌を通じて近隣の植物に直接的または間接的な影響を及ぼすことを観察した1930年代以来、多くの研究の対象となっている。アレロパシーは、いくつかの植物種の成長と発芽に阻害効果を有する二次代謝産物の生産である。放出された同種同種化合物は、それらの周囲の環境にフィトトキシンを加えることによって、ドナー植物に競争上の優位性を提供するのに役立つ2。多くの要因が全能活動に寄与する。それは、その有効性に選択的であり、品種、環境条件、成長段階、ストレス、環境、栄養素の可用性3.
近年, アレロパシーは、絶え間なく成長雑草制御の危機に可能な補足として研究で強調されています。.世界人口の増加に伴い、持続可能な食料と繊維生産の需要は4.雑草の管理は、農学者5、6が直面する生産に最大の脅威の一つです。従来の雑草の制御方法は、機械的、化学的、文化的な慣行に焦点を当てています。除草剤の連続的な使用は、有効、有用、かつ効率的である一方で、驚くほど速いペース7で耐性雑草集団の進化を促進している。遺伝子工学と繁殖の慣行は、彼らの隣人が生き残ることができない化学用途に耐えるようにそれらを設計することにより、雑草よりも作物の競争上の優位性を与えるために効果的に使用されています7,8.効果的ではあるが、これらの技術は常に持続可能であるとは限らず、時には9.食糧生産を増やすという目標が10を達成するならば、補足的な雑草管理の方法を導入する必要があります。Allelopathyは、作物の品質を向上させ、競合他社の1、7を超える新しい防衛ツールとして優れた約束を示しています。
アレロケミカルは、多くの場合二次製品であり、その生産は環境要因によって大きく影響されるため、植物抑制に関連する特定の化合物を同定することは困難である3.生産因子は遺伝学と相乗的に作用し得る二次代謝産物の共同作用を含む11,12.藻仕掛けの活動を作物雑草の相互作用の中に自然に存在する競争から切り離すのは困難であり、このため、allelopath症のスクリーニングには、アッセイを有効かつ反復可能と見なす標準的な結果セットが必要です。以下は、オロフォパチーの所見を修飾する一連の基準であり、Olofsdotterら12 1)1つの植物はパターンで別の植物の抑制を実証しなければならない。2)生物活性量で環境に放出される化学物質は、ドナー植物によって生成されなければならない。3)製造された化学物質は、受信機工場に輸送可能でなければなりません。4)取り込みのメカニズムは、受信機工場に存在する必要があります。6)観察される阻害のパターンは、他の排他的な説明(例えば、資源の競争)12を持ってはならない。
エロパシーを支えるメカニズムの知識不足と多様な発達との間の障壁を克服するために、エロパシーの品種に関連する形質の特徴を同定し、さらなる研究と使用のために選択することができる。アエロパシーの性質を持つことを知られているいくつかの植物は、ライ麦、ソルガム、米、ヒマワリ、菜種、小麦13です。作物におけるアエロパシーの初期の観察では、フィールド実験における雑草の成長の顕著な境界のために、資源14の競争ではなく化学物質が関与することが提案された。しかし、ほとんどの研究は、第14因子として競争を排除することを不可能にしたフィールド実験であった。競争の排除の努力は、米や他の作物のテロパシー活動を証明し、定量化しようとする試みで、実験室と温室の実験に道を譲った。カロパシーのために植物をスクリーニングする場および温室方法は、両方の成長条件11、15において、アエロパシー傾向が存在することを示す。一部の批評家は、実験室でのスクリーニングは、自然条件の欠如のために限られた価値しか持たないかもしれないと考えています, 結果に影響を与える可能性があります15.
植物におけるテロパシーの可能性をスクリーニングするための提案された方法は、十分な資源とスペースを提供し、階段ステップ構造11、17を使用して資源競争を排除する。この方法は、ターフグラスおよび大麦17、18におけるアエロパシーを探索する以前の実験から適応および改変された。これらの研究は、同様のシステムが、観測が自然競争に起因する可能性があるという疑いを取り除きながら、標的植物の有理性ポテンシャルに関する正確な結果を生み出すことができることを発見した。階段ステップ法は、貯水池からの栄養溶液がいくつかのステップを経て各植物をインキュベーショントレイに循環できる循環系を作成します。その後、電動ポンプは、18を生産した任意のアロケミカルと一緒にソリューションをリサイクルします。このような方法は、時間、空間、リソースの両方で効率的です。また、植物に同様のフィールド条件を提供し、リソースの競合を排除します。スクリーニングに使用される方法およびツールは、所望の研究目標、条件、および特定の種に合わせて容易に操作されます。本研究の目的は、階段ステップ法を用いて、納屋草の高さ抑制測定を通じて雑草米のアエロパシーを確認することです。
Protocol
Representative Results
Discussion
allelopathyを利用することは、1、7、13を管理することが困難である雑草の生物学的制御として潜在的に役立つ可能性があります。Allelopathyは、米の雑草危機に対する可能な解決策として大きな可能性を示しており、化学物質や手動雑草管理プラクティス5、13、19<sup class="xref…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
このプロジェクトの資金は、ミシシッピ州農林実験所が後援する特別研究イニシアチブ補助金によって提供され、米国国立食品農業研究所の支援を受けた作業に基づいています。農業、ハッチプロジェクトの加盟番号230060。
Materials
| 1.25 in by 6 in by 8 ft standard severe weather wood board | Lowe's, Mooresville, NC | 489248 | N/A |
| 2 in by 4 in by 8 ft white wood stud | Lowe's, Mooresville, NC | 6005 | Cut into appropriate sizes |
| 63 mm (2.5 in) corner braces | Lowe's, Mooresville, NC | 809449 | N/A |
| Asporto 16 oz Round Black Plastic To Go Box – with Clear Lid, Microwavable – 6.25 in by 6.25 in by 1.75 in – 100 count box | Restaurantware.com, Chicago, IL | RWP0191B | black |
| ATP vinyl-flex PVC food grade plastic tubing, clear, .125 in id by .25 in od, 100 ft | Amazon, Seattle WA | B00E6BCV0G | N/A |
| Ccm-300 chlorophyll content meter | Opti-Sciences, Inc. Hudson, NH | ccm/300 | N/A |
| Common 1 in by 2 in by 8 ft pine board | Lowe's, Mooresville, NC | 1408 | N/A |
| Contractors choice contractor 24-pack 42-gallon black outdoor plastic construction trash bag | Lowe's, Mooresville, NC | 224272 | Cut to cover collection tanks |
| EURO POTS | Greenhouse Megastore, Danville, IL | CN-EU | 15 cm short black 6 in diameter 4.25 in height 1.37qt volume |
| Fisher brand petri dish with clear lid | Fisher Scientific, Waltham, MA | FB0857513 | N/A |
| Aexit Ac 220 V-240 V electrical equipment US plug 21 W 1000 L/hr multipurpose submersible pump | Amazon, Seattle WA | B07MBMYQNT | Nozzle size should fit tubes and can be repaced |
| Woods 50015 WD outdoor 7 day heavy-duty digital outlet timer | Walmart, Bentonville, AR | 565179767 | 20 settings |
| GE silicone 2+ 10.1 oz almond silicone caulk | Lowe's, Mooresville, NC | 48394 | Sealant for edges of any attached tubing |
| Great Value Distilled Water | Walmart, Bentonville, AR | 565209428 | N/A |
| Great Value White Basket coffee filters 200 count | Walmart, Bentonville, AR | 562723371 | Size may vary |
| Grip-rite primgaurd plus #9-3 in pollimerdex screws | Lowe's, Mooresville, NC | 323974 | N/A |
| Hoagland’s No. 2 basal salt mixture | Caisson Laboratories, INC. Smithfield, UT | HOP01/50LT | ½ strength rate |
| JMP (14) | SAS Institute Inc. North Carolina State University, NC | N/A | |
| Project source flat black spray paint | Lowe's, Mooresville, NC | 282254 | N/A |
| Project source utility 1.88 in by 165 ft gray duct tape | Lowe's, Mooresville, NC | 488070 | N/A |
| Rubbermaid 2 qt square food storage canister clear | Walmart, Bentonville, AR | 555115144 | Collection tank discard lid |
| Sealproof unreinforced PVC clear vinyl tubing, food-grade .5 in id by .625 in od, 100 ft | Amazon, Seattle WA | B07D9CLGV3 | Connects to pump |
| Short Mountain Silica 50 lb Play sand | Lowe's, Mooresville, NC | 10392 | Sand should be purified |
| Steve Spangler's 1 Liter Soda Bottles – 6 Pack – For Science Experiment Use | Amazon, Seattle WA | UPC 192407667341 | Top step tank discard lid |
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